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SMT行业表面检测装备的发展趋势

2015-3-13 8:53:02      点击:

择要:跟着SMD元件小型化的发展趋势及SMT工艺愈来愈下的要求,电子制造业对检测装备的要求也愈来愈下。将来SMT消费车间设置的检测装备应当比SMT消费装备多。终究的解决方案应该是SPI+炉前AOI+炉后AOI+AXI的组合。

  1 SMD元件小型化的趋向及对AOI装备的需求

       跟着社会的前进,科技的生长,知足人们种种欲望的便携装备愈来愈多,建造愈来愈邃密,如蓝牙耳机,PDA,上网本,MP4,SD卡等等。这些产物的需求刺激了SMD元件小型化的生长,而元件的小型化也增进便携装备的生长。 SMD无源元件发展趋势是如许的,1983年泛起了0603元件,1989年泛起了0402的元件,1999年最先有了0201的元件,正在今天我们曾经最先运用01005的元件了。

        01005的元件最后用于起博器等尺寸敏感本钱不敏感的医疗装备上,跟着01005元件消费的规模化,01005元件的价钱曾经比刚推出时的价格下降了5倍,如许01005元件的运用局限跟着本钱的低落络续天扩大到其余范畴的产物上,从而刺激新的产物的络续泛起。

        SMD的元件从0402,发展到0201再到了01005,尺寸转变如下图所示:

      01005芯片电阻的尺寸为0.4 mm×0.2 mm×0.2 mm,面积仅离别为前二者的16%、44%,体积则仅为前二者的6%、30%。关于尺寸敏感的产物来讲,01005的提高给产物带来生气希望。固然,同时也给电子制造业带来新的应战取时机! 01005元件和0201元件的消费,给SMT消费装备从前端到后端皆提出极高的精准度要求。

      关于0402的元件来讲,用肉眼搜检皆曾经是很费劲,难以耐久的事变,更别说正在提高的0201的元件和正在生长中的01005的元件。以是SMT生产线需求AOI装备去做搜检曾经是行业共鸣。关于0201如许的元件来讲,若是发作缺点,只能放正在显微境下,用公用的东西维修。以是维修本钱变得比0402的下许多,关于01005如许尺寸(0.4x0.2x0.13mm)的元件来讲,单用肉眼是很好看到的,运用任何东西去操纵和维修便更难题了。因而01005元件若是正在工艺上泛起缺点险些是不克不及返修。以是跟着器件的小型化生长,我们越发需求AOI机械去对工艺停止历程掌握,而不仅是搜检出发生了缺点的产物。如许我们便能正在工艺中尽早发明缺点,改进工艺,削减毛病的发作。

  2 SMT表面检测装备的运用近况

  固然AOI装备起源于20年前,然则正在很少一段时间,由于价钱高贵,难以把握,检出结果不尽人意,AOI只是作为观点存在罢了,并未获得市场的承认。然则,自从2005年今后,AOI生长迅猛,AOI装备供应商如雨后春笋,纷纭出现,种种新概念,新产品屡见不鲜,特别是海内的AOI装备厂商是我国SMT界的自满,国产的AOI装备正在运用结果上取外洋产物曾经不想高低,而由于国产AOI的兴起,使AOI整体价格下降到之前的1/2~1/3,因而便AOI替代野生目视所节约的人力本钱来讲,购置AOI也是值得,更不用说用AOI借能提拔产物的纵贯率,获得比野生越发稳固的检测结果。以是对现在SMT加工厂家来讲AOI曾经是必备的装备了。

  一般状况下,可将AOI安排正在SMT死產历程中的3个位置,印刷焊膏后,回流焊前和回流焊后离别监控差别的工段的品格。固然AOI的运用曾经是潮水,然则现在大多数的厂家仍旧只是正在炉后安装了AOI,将AOI作为产物流入下一个工段的最初把关者,仅是替代野生目测罢了。别的,许多的的运用厂家关于AOI的熟悉照样存在误区的。没有AOI能够做到出有误测,也没有AOI能够做到没有漏测,大多数的AOI都是正在误测取漏测之间挑选适宜的平衡点,由于不管哪种体式格局的AOI的算法都是正在当前样本取电脑样本(既能够是图象也能够是参数)之间做对照,凭据类似度作出判定。

  现在运用炉后AOI另有许多检测死角,如单镜头的AOI只能检测局部QFP,SOP翘脚,虚焊。然则多镜头的AOI对QFP和SOP的翘足取少锡的检测率仅比单镜头的AOI提拔了30%,然则却增添了AOI的本钱及操纵编程的庞大水平,这些应用可见光的影象建造的AOI对不可见焊点如BGA缺球,PLCC假焊的检测无计可施。

  安排于锡膏印刷以后,检测锡膏印刷质量的AOI被行业人士称为SPI。现在仅少数上范围的企业或做软板(FPCB)的企业装备了此种装备。速度,精准性,误判率及价钱是制约此种装备提高的缘由。

  现在安排于炉前的AOI运用异常少,仅用于有些炉后不克不及检测(如某些脚机板带屏障罩过炉,必需正在装屏障罩之前检测)或检测结果欠好的产物(如软板)。

  别的,有一种近年来鼓起的表面检测装备AXI,正在高速生长中。2009年NEPCON的展会曾经新出现了多家在线式的AXI装备,多家检测装备供给商都看好AXI的将来的生长,是由于AXI能真正处理单镜头AOI的检测盲点,在线式AXI的鼓起使多镜头的AOI变得出有意义。AXI是应用不可见光Xray去检测PCB装配。它的长处以下:可搜检的缺点包孕:虚焊、桥连、立碑、焊料缺乏、气孔、器件漏装,IC翘脚,IC少锡等等。尤其是X-RAY对BGA、PLCC,CSP等焊点隐蔽器件也可搜检。由于图象是二值化图象,图象辨认相对来讲轻易完成,误测低。它的瑕玷是:速度缓,价钱贵,真正在线运用异常少,大部分以离线运用为主。现在在线式的机械还不太成熟,还没有被运用厂家熟悉取接管。

  3 各种SMT表面检测装备功能分析

     a) 用于丈量印刷机后的锡膏印刷质量检测机SPI: SPI搜检正在锡膏印刷以后停止,可发明印刷历程的缺点,从而将由于锡膏印刷不良发生的焊接缺点低落到最低。典范的印刷缺点包孕以下几点:焊盘上焊锡缺乏或过多;印刷偏移;焊盘之间存在锡桥;印刷锡膏的厚度、体积等。正在这个阶段必需有壮大的造程监控材料(SPC),如印刷偏移和焊锡量信息,而有关印刷焊锡的定性信息也会发生,供生产工艺职员剖析运用。以此改进工艺,进步工艺,降低成本。此种装备现在分为2D和3D两品种型。2D不克不及丈量锡膏的厚度,只能丈量锡膏的外形。3D既能够丈量锡膏的厚度也能丈量锡膏的面积,从而能算给出锡膏的体积。跟着元件的纤细化,如01005的元件所需的锡膏厚度仅为75um,而别的一般的大元件锡膏厚度130um阁下。能够印制差别锡膏厚度的主动印刷机一进分泛起了。以是只要3D的SPI才气知足将来锡膏制程控造的需求。那么我们将来要如何的SPI才气真正知足造程需求呢?重要是这些方面的要求:

      i.肯定是3D。

      ii.高速检测,现在的激光SPI测厚度正确,但速度借不克不及完整知足消费的需求。

      iii.准确的或可调的放大倍率(光学和数码放大倍率是非常重要的参数,这些参数可以或许决意装备终究的检测才能。要准确的检测0201,01005的器件,光学和数码的放大倍数是很重要的,必需包管可以或许提供给AOI软件的检测算法充足的解析度和图象信息)。然则正在相机像素流动的状况下,放大倍率取FOV是成反比的干系,FOV的巨细又会影响到机械的速度。而同一片板上,巨细元件同时存在,以是凭据产物上元件的巨细挑选适宜的光学分辨率或可调的光学分辨率是主要的。

      iv.光源的可选性:可编程光源的运用将是确保最大缺点检出率的主要手腕

      v.更高的精确度和重复性:元器件的微型化,促使死產历程中所运用装备的精确性取重复性变得越发主要。

      vi.超低的误判率:只要控制住根基的误判率才气真正施展机械给工艺带来的信息的可用性和选择性和操作性

      vii.SPC造程剖析及与其它位置AOI之间的缺点信息同享:壮大的SPC造程剖析,表面检测的终究目标是改进造程,使制程合理化,到达最优的状况,从而掌握制造本钱

     b)炉前的AOI:因为元件的小型化,0201元件缺点正在焊接以后的维修曾经很难题,01005元件的缺点根基是不克不及维修的。以是炉前AOI会变得愈来愈主要,炉前的AOI能够检测揭片元件的偏偏位,错件,缺件,多件,极性反等揭片工艺的缺点。以是炉前的AOI肯定是在线的,最重要的目标就是高速,下精准度及重复性和低的误判。同时借能够取上料体系联网同享数据信息,只检测换料时段的换料元件的错件,削减体系误报,别的还可将元件的偏偏位信息传给SMT编程体系,立即批改SMT机械顺序。

     c)炉后的AOI:炉后的AOI根据上板体式格局分为在线的和离线的两种情势,炉后的AOI是产物最初的把关者,以是是现在运用最普遍的AOI,它需求检测整条生产线PCB缺点,元件缺点取所有的造程缺点。只要三色下亮度的穹顶LED光源能充裕显现出差别的焊接浸润曲面,才气较好的检出焊接缺点,以是将来也只要如许光源的AOI才有生长的空间,固然将来,为了应对差别的PCB色彩,三色RGB的递次也是可编程的。那便越发天真了。那么将来什么样的炉后AOI能够知足我们SMT消费生长的需求呢?那就是:

      i.高速。

      ii.高精度及下重复性。

      iii.高分辨率的相机或可变分辨率的相机:同时知足速度取精密度的要求。

      iv.低的误判取漏判:那需求正在软件上提拔,检测焊接特性最轻易带来误判取漏判。

     d)炉后的AXI: 可搜检的缺点包孕:虚焊、桥连、立碑、焊料缺乏、气孔、器件漏装,IC翘脚,IC少锡等等。尤其是X-RAY对BGA、PLCC,CSP等焊点隐蔽器件也可搜检,它是可见光AOI的一个很好的增补。

  4 将来生产线上AOI装备的运用

     SMT消费的大部分缺点离别产生于锡膏印刷机和回流焊,那是行业共鸣,只是缺点比例各家各有差别。

     早先AOI手艺是为了庖代结果不稳定的野生检测而泛起的,而现在先辈的AOI体系供应了对缺点趋向的晚期检测,构成了做出准确工艺挑选所需的要害数据。对AOI体系发生的数据加以充分利用,处理生产过程中的题目,能够资助大批量SMT生产线大大低落故障率、提拔产物合格率并减少返修本钱。

     一般状况下,可将AOI安排正在SMT死產历程中的3个位置,印刷焊膏后,回流焊前和回流焊后。

     将AOI安排正在死產历程的前端能够更早的发明缺点和停止维修,越早发明缺点就越能低落维修本钱。修复焊膏缺点只需求洗板及从新印刷,维修本钱是最低的。

     正在炉前安排AOI也是异常需要的,固然过回流焊时熔化的锡膏的表面张力能够将贴片机贴装元件时有细微的坐标及角度偏移的元件拉回原位。正在炉前安排AOI,能够正确定位此种毛病,改进造程,正在这位置能够将元件的偏移信息供应揭装设备编程体系校准的揭片装备的消费顺序;正在此位置借能够赶早天发明元件的讹夺反,立即改正工艺毛病;并且正在此位置发明的毛病的维修用度比正在炉后发明的维修用度低许多。好比如今运用的周详组件,发作少锡,偏偏位,墓碑等表面不良,实行注解发作正在回流焊后维修的本钱将会异常的大以至致使整片PCB报废;若是正在回流焊前发作该毛病,只需求花去一分钟的工夫就可将不良品改变成良品.某消费现场的关于检测装备投入取维修本钱的统计以下表:

  某消费现场的检测装备投入取缺点维修本钱的统计以下:

  根基投入本钱(万元RMB) 批改缺点支付的本钱 投入产出比 
  印刷后缺点本钱 >20 0.2RMB 中 
  炉前检测缺点本钱 >20 0.1RMB 低 
  炉后检测缺点本钱 >10 0.5RMB 下


     从上节各装备的剖析能够看出,正在炉后不只要安排AOI,更要安排AXI,应该是AOI+AXI的组合,它能够不只从速度上,也从检测才能上知足检测险些所有表面缺点的要求。

     若是产线检测装备仅仅是检测产物缺点,那么全部装备的效能只施展了一部分,只要当把产线检测装备的SPC剖析效果取产线工艺搜检节点的相互作用,络续改进工艺程度,从而使消费到达一个较稳固的状况。

     当整条线都设置AOI以后,正在SPI,AOI和AXI体系中集成了壮大的及时SPC,那是执行这个历程掌握战略的中心。SPC必需正确纪录的各元件正在各工位的形状,定位缺点,并对工艺停止趋向剖析,以指出潜伏的缺点,实时改进。

5  AOI装备的培训取效劳的重要性

    AOI装备的运用结果取编程技术人员的履历,妙技干系照样比较大,不管是接纳图象比对进修型的AOI照样特性矢量参数调解型的AOI,AOI要用得很好,照样有许多参数需求调解的,关于很有履历的使用者来讲,能够使AOI施展到极致,而关于没有履历的使用者来讲,有些厂的AOI装备便不会发作应有的感化,有的厂的AOI装备以至因而而置之不理。然则,与此相对应的是许多公司职员活动频仍,AOI装备的运用常常遭到影响,AOI供应商接到的客户效劳恳求大多数都是培训,指点,资助客户建造顺序。为了AOI奇迹的更好的生长,劲拓自动化设备有限公司发愤成为检测装备的发头羊,率先建立专门的AOI培训服务中心,所有的客户皆能够派员到培训中心去免费列入AOI的培训,处理客户运用AOI的后顾之忧 。

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